DE102006036814B4 - Method and system for adaptive cruise control of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur adaptiven Geschwindigkeitsregelung eines Fahrzeugs, aufweisend: Berechnen eines maximalen Reibungskoeffizienten einer Straße (S120), Berechnen eines minimalen Sicherheitsabstandes zu einem vorausfahrenden Fahrzeug auf Basis des berechneten, maximalen Reibungskoeffizienten und der aktuellen Fahrgeschwindigkeit eines Hostfahrzeugs (S130), Festlegen eines Referenz-Sicherheitsindexes gemäß dem berechneten, minimalen Sicherheitsabstand (S115), Berechnen eines aktuellen Sicherheitsindexes gemäß dem relativen Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug (S135), und Regeln des Fahrzeugabstandes durch Vergleichen des aktuellen Sicherheitsindexes mit dem Referenz-Sicherheitsindex und dementsprechenden Betätigens eines Stellgliedes, wobei das Berechnen des maximalen Reibungskoeffizienten der Straße aufweist: Berechnen eines Brems-Übertragungsfaktors (S205), Berechnen einer auf jeden Reifen aufgebrachten Traktionskraft (S210), Berechnen einer auf jeden Reifen aufgebrachten Normalenkraft (S215), Berechnen des Reibungskoeffizienten der Straße, auf welcher das Hostfahrzeug fährt (S220), Erfassen von Reifeninformation und Straßeninformation (S225), Berechnen eines Schlupfverhältnisses und Ermitteln eines Gradienten desselben (S230), und ...A method of adaptive cruise control of a vehicle, comprising: calculating a maximum friction coefficient of a road (S120), calculating a minimum safety distance to a preceding vehicle based on the calculated maximum friction coefficient and current driving speed of a host vehicle (S130), setting a reference safety index according to the calculated minimum safety distance (S115), calculating a current safety index according to the relative distance to the preceding vehicle (S135), and controlling the vehicle distance by comparing the current safety index with the reference safety index and correspondingly actuating an actuator, wherein calculating the maximum Friction coefficient of the road comprises: calculating a brake transmission factor (S205), calculating a traction force applied to each tire (S210), calculating a normal applied to each tire nkraft (S215), calculating the friction coefficient of the road on which the host vehicle is traveling (S220), acquiring tire information and road information (S225), calculating a slip ratio and determining a gradient thereof (S230), and ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System für eine adaptive Geschwindigkeitsregelung eines Fahrzeugs.The invention relates to a method and a system for adaptive cruise control of a vehicle.
Statistiken zeigen, dass die Zunahmerate der Anzahl von Fahrzeugen infolge der industriellen Entwicklung viel höher ist, als die Erweiterungsrate eines Straßennetzwerks.Statistics show that the rate of increase in the number of vehicles due to industrial development is much higher than the expansion rate of a road network.
Da die Möglichkeit für eine Kollision zwischen Fahrzeugen auf einer Straße zunimmt, nehmen Wünsche für sicherere und intelligentere Fahrzeuge zu und Fahrzeugsicherheitssysteme betreffende Industrien wachsen. Daher wurde eine Vielzahl von intelligenten Sicherheitssystemen für Fahrzeuge erfunden und verwendet.As the potential for collision between vehicles on a road increases, desires are increasing for safer and smarter vehicles, and industries related to vehicle safety systems are growing. Therefore, a variety of intelligent safety systems for vehicles have been invented and used.
Insbesondere wurden viele Forschungen durchgeführt, die Systeme und Verfahren zum Entgehen einer Kollision zwischen Fahrzeugen und zum Warnen vor einer Kollision betreffen. Daher ermöglicht ein adaptives Geschwindigkeitsregelungs(ACC)-System eines Fahrzeugs Fahrern, unter komplexen Straßenbedingungen sicherer und komfortabler zu fahren.In particular, many researches have been made concerning systems and methods for avoiding a collision between vehicles and for warning about a collision. Therefore, an adaptive cruise control (ACC) system of a vehicle enables drivers to drive safer and more comfortable under complex road conditions.
Jedoch müssen mehr Forschungen und Experimente an einem ACC-System durchgeführt werden, da es bis jetzt keine präzisen Lösungen für Systeme und Verfahren zum Entgehen einer Kollision zwischen Fahrzeugen oder zum Warnen vor einer Kollision gibt.However, more research and experimentation needs to be done on an ACC system because there are as yet no precise solutions for systems and methods for avoiding a collision between vehicles or for warning about a collision.
Wenn ein Fahrer die Fahrgeschwindigkeit eines Hostfahrzeugs einstellt, analysiert ein ACC-System desselben unterschiedliche Belastungszustände und die Fahrgeschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeugs, die mittels Sensoren erfasst werden, und das ACC-System steuert ein Drosselstellglied oder ein Bremsstellglied zum Aufrechterhalten einer vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit des Hostfahrzeuges an.When a driver sets the traveling speed of a host vehicle, an ACC system thereof analyzes different load conditions and the forward vehicle speed detected by sensors, and the ACC system drives a throttle actuator or a brake actuator to maintain a predetermined traveling speed of the host vehicle.
Zusätzlich berechnet und setzt das ACC-System basierend auf einer aktuellen Fahrgeschwindigkeit des Hostfahrzeugs eine Zeitspanne zum Gewährleisten eines Sicherheitsabstandes zwischen Fahrzeugen.In addition, the ACC system calculates and sets a time interval for ensuring a safety margin between vehicles based on a current traveling speed of the host vehicle.
Wie im Obigen beschrieben, erfasst, wenn das Hostfahrzeug mit einer vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit fährt, das ACC-System mittels einer Abstandserfassungseinheit, die an einer vorbestimmten Position an der Vorderseite des Hostfahrzeugs montiert ist, den Fahrzeugabstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug und berechnet die Relativgeschwindigkeit und den relativen Abstand zwischen dem Hostfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug.As described above, when the host vehicle is traveling at a predetermined traveling speed, the ACC system detects, by means of a distance detecting unit mounted at a predetermined position on the front of the host vehicle, the vehicle distance to the preceding vehicle and calculates the relative speed and the relative speed Distance between the host vehicle and the preceding vehicle.
In diesem Zustand steuert das ACC-System, wenn es aus dem relativen Abstand und der Relativgeschwindigkeit schließt, dass das Hostfahrzeug in Gefahr ist, mit dem vorausfahrenden Fahrzeug zu kollidieren, den Fahrzeugabstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug basierend auf der vorbestimmten Zeitspanne.In this state, when the ACC system judges from the relative distance and the relative speed that the host vehicle is in danger of colliding with the preceding vehicle, it controls the vehicle distance to the preceding vehicle based on the predetermined time.
Der Sicherheitsabstand wird berechnet durch Multiplizieren der Zeitspanne und der aktuellen Fahrgeschwindigkeit des Hostfahrzeugs.The safety margin is calculated by multiplying the time span and the current driving speed of the host vehicle.
Wenn eine Grenzbremsdistanz des Hostfahrzeugs, die zur aktuellen Fahrgeschwindigkeit dessen korrespondiert, geringer als der berechnete Sicherheitsabstand ist, betätigt das ACC-System das Bremsstellglied oder das Drosselstellglied, um zu gewährleisten, dass der Fahrzeugabstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug größer als der berechnete Sicherheitsabstand ist.When a limit braking distance of the host vehicle corresponding to the current traveling speed thereof is less than the calculated safety distance, the ACC system actuates the brake actuator or the throttle actuator to ensure that the vehicle distance to the preceding vehicle is greater than the calculated safety distance.
Wenn infolge eines Reduzierens der Fahrgeschwindigkeit des Hostfahrzeugs der Fahrzeugabstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug größer als der berechnete Sicherheitsabstand ist, erhöht das ACC-System mittels Wiedereinbringens eines Motordrehmoments die Fahrgeschwindigkeit des Hostfahrzeugs auf die vorbestimmte Fahrgeschwindigkeit.When, as a result of reducing the traveling speed of the host vehicle, the vehicle distance to the preceding vehicle is greater than the calculated safety distance, the ACC system increases the traveling speed of the host vehicle to the predetermined driving speed by reintroducing engine torque.
Gemäß einem üblichen ACC-System wird die Zeitspanne so bestimmt, dass sie ein vorbestimmter Wert ist und es für einen Fahrer schwierig ist, die Zeitspanne zu steuern.According to a usual ACC system, the time period is determined to be a predetermined value and it is difficult for a driver to control the time period.
Ferner ist es selbst dann, wenn der Fahrer die Zeitspanne so steuern kann, dass sie eine von drei Stufen, weit, mittel und nahe ist, für den Fahrer schwierig, die Zeitspanne während des Fahrens zu steuern. Ernsthafter wird ein sicheres Fahren für einen Fahrer behindert, die Zeitspanne während des Fahrens zu steuern.Further, even if the driver can control the amount of time to be one of three levels, far, medium and close, it is difficult for the driver to control the time while driving. More seriously, safe driving for a driver is hindered to control the time span during driving.
Beispielsweise ist, wenn vorbestimmte Zeitspannen des mit einer Geschwindigkeit von 100 km/h fahrenden Hostfahrzeugs 2; 1,5 und 1 Sekunde sind, der Fahrzeugabstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug auf 55 m, 42 m bzw. 28 m zu halten.For example, when predetermined time periods of the
Jedoch ist die Zeitspanne gemäß dem üblichen ACC-System unter einer Annahme festgelegt, dass der Reibungskoeffizient zwischen jedem Reifen und einer Straße 1,0 ist und die maximale Verzögerung des Hostfahrzeugs 9,8 m/s2 ist.However, according to the conventional ACC system, the period of time is set on an assumption that the friction coefficient between each tire and a road is 1.0 and the maximum deceleration of the host vehicle is 9.8 m / s 2 .
Daher ist unter diesen Bedingungen eine minimale Bremsdistanz des mit einer Geschwindigkeit von 100 km/h fahrenden Fahrzeugs 38 m und hat eine höhere Priorität, als der der vorbestimmten Zeitspanne entsprechende Abstand von 55, 42 und 28 m.Therefore, under these conditions, a minimum braking distance of the vehicle traveling at a speed of 100 km / h is 38 m and has a higher priority than the distance corresponding to the predetermined time interval of 55, 42 and 28 m.
Jedoch ist die Tatsache zu berücksichtigen, dass der Reibungskoeffizient zwischen jedem Reifen und der Straße nicht immer 1,0 ist.However, the fact is to be considered that the friction coefficient between each tire and the road is not always 1.0.
Wie in
Ferner variiert der Reibungskoeffizient zwischen jedem Reifen und der Straße beträchtlich gemäß der Straßenflächenart (einer Asphaltstraße, einer Betonstraße, einer ungepflasterten Straße usw.), der Profilform des Reifens und dem Verschleißgrad.Further, the friction coefficient between each tire and the road considerably varies according to the road surface type (an asphalt road, a concrete road, an unpaved road, etc.), the tread shape of the tire and the degree of wear.
D. h., der Reibungskoeffizient und die maximale Verzögerung sind unter der Bedingung, dass das Fahrzeug mit einem neuen Reifen an einem sonnigen Tag auf einer Betonstraße fährt, etwa doppelt so groß wie der Reibungskoeffizient bzw. die maximale Verzögerung unter der Bedingung, dass das Fahrzeug mit einem alten Reifen an einem regnerischen Tag auf einer Asphaltstraße fährt.That is, the friction coefficient and the maximum deceleration are on the condition that the vehicle is running on a concrete road with a new tire on a sunny day, about twice the coefficient of friction or the maximum deceleration under the condition that the Vehicle with an old tire on a rainy day on an asphalt road drives.
Das übliche ACC-System berücksichtigt nicht die Veränderung des Reibungskoeffizienten zwischen jedem Reifen und der Straße, während es den minimalen Sicherheitsabstand berechnet. Ferner ist die maximale Verzögerung bei dem üblichen ACC-System auf den Wert von 9,8 m/s2 festgelegt. Daher ist es für das übliche ACC-System schwierig, den minimalen Sicherheitsabstand zu gewährleisten.The conventional ACC system does not take into account the change in the coefficient of friction between each tire and the road while calculating the minimum safety margin. Further, the maximum delay in the conventional ACC system is set to the value of 9.8 m / s 2 . Therefore, it is difficult for the usual ACC system to ensure the minimum safety distance.
Daher kann das übliche ACC-System in einem Notfall eine Kollision zwischen dem Hostfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug nicht vermeiden.Therefore, in an emergency, the conventional ACC system can not avoid a collision between the host vehicle and the preceding vehicle.
Die Druckschrift
Die obige Information, die in diesem Hintergrundabschnitt offenbart ist, dient nur dem Verbessern des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und kann daher Information enthalten, die nicht den Stand der Technik bildet, der einem Fachmann schon bekannt ist.The above information disclosed in this Background section is only for enhancement of understanding of the background of the invention and thus may include information that does not form the prior art that is already known to a person skilled in the art.
Die Erfindung wurde in dem Bemühen gemacht, für eine adaptive Geschwindigkeitsregelung eines Fahrzeugs ein Verfahren und ein System bereitzustellen, welche die Vorteile eines effektiven Gewährleistens des Sicherheitsabstandes zwischen einem Hostfahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug aufweisen.The invention has been made in an effort to provide, for adaptive cruise control of a vehicle, a method and system having the advantages of effectively ensuring the safety margin between a host vehicle and a preceding vehicle.
Dazu stellt die Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und ein System gemäß Anspruch 15 bereit.To this end, the invention provides a method according to
Ein exemplarisches Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung für eine adaptive Geschwindigkeitsregelung eines Fahrzeugs weist auf: Berechnen eines maximalen Reibungskoeffizienten einer Straße, Berechnen eines minimalen Sicherheitsabstandes zu einem vorausfahrenden Fahrzeug auf Basis des berechneten, maximalen Reibungskoeffizienten und einer aktuellen Fahrgeschwindigkeit eines Hostfahrzeugs, Bestimmen eines Referenz-Sicherheitsindexes gemäß dem berechneten, minimalen Sicherheitsabstand, Berechnen eines aktuellen Sicherheitsindexes gemäß einem relativen Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug, und Steuern eines Fahrzeugabstandes durch Vergleichen des aktuellen Sicherheitsindexes mit dem Referenz-Sicherheitsindex und dementsprechendes Betätigen eines Stellgliedes, wobei das das Berechnen des maximalen Reibungskoeffizienten der Straße aufweist: Berechnen eines Brems-Übertragungsfaktors, Berechnen einer auf jeden Reifen aufgebrachten Traktionskraft, Berechnen einer auf jeden Reifen aufgebrachten Normalenkraft, Berechnen eines Reibungskoeffizienten der Straße, auf welcher das Hostfahrzeug fährt, Erfassen von Reifeninformation und Straßeninformationen, Berechnen eines Schlupfverhältnisses und Erfassen von dessen Gradienten, und Schätzen des maximalen Reibungskoeffizienten auf Basis des Reibungskoeffizienten und des Schlupfverhältnisgradienten.An exemplary method according to an embodiment of the invention for an adaptive cruise control of a vehicle comprises: calculating a maximum friction coefficient of a road, calculating a minimum safety distance to a preceding vehicle on the basis of the calculated maximum friction coefficient and a current driving speed of a host vehicle; A safety index according to the calculated minimum safe distance, calculating a current safety index according to a relative distance to the preceding vehicle, and controlling a vehicle distance by comparing the current safety index with the reference safety index and correspondingly actuating an actuator, wherein calculating the maximum friction coefficient of the road calculating a brake transmission factor, calculating a traction force applied to each tire, calculating one calculating a coefficient of friction of the road on which the host vehicle is traveling, acquiring tire information and road information, calculating a slip ratio and detecting its gradient, and estimating the maximum friction coefficient based on the friction coefficient and the slip ratio gradient.
Der Sicherheitsindex kann eine Zeitspanne enthalten, die als eine Zeit definiert ist, die das Hostfahrzeug mit seiner aktuellen Fahrgeschwindigkeit zum Zurücklegen des minimalen Sicherheitsabstandes benötigen würde.The safety index may include a period of time defined as a time that the host vehicle would need to travel at its current vehicle speed to travel the minimum safety distance.
Der maximale Reibungskoeffizient nimmt mit einem sich vergrößernden Schlupfverhältnis des Reifens zu. Jedoch nimmt, wenn das Schlupfverhältnis überhöht ist, der maximale Reibungskoeffizient mit einem sich vergrößernden Schlupfverhältnis ab.The maximum friction coefficient increases with an increasing slip ratio of the tire. However, when the slip ratio is excessive, the maximum friction coefficient decreases with an increasing slip ratio.
Der Brems-Übertragungsfaktor kann aus einem Bremsdruck und einer Winkelgeschwindigkeit jedes Rades berechnet werden. Der Bremsdruck wird mittels eines Bremsstellgliedes aufgebracht.The brake transmission factor can be calculated from a brake pressure and an angular velocity of each wheel. The brake pressure is applied by means of a brake actuator.
Die Traktionskraft kann aus dem Übertragungsdrehmoment und dem Brems-Übertragungsfaktor berechnet werden. The traction force can be calculated from the transmission torque and the brake transmission factor.
Das Übertragungsdrehmoment kann aus dem Drehmomentwandler-Drehmoment und der Winkelgeschwindigkeit jedes Rades berechnet werden.The transmission torque may be calculated from the torque converter torque and the angular speed of each wheel.
Das Drehmomentwandler-Drehmoment kann aus dem Motordrehmoment, der Träger-Geschwindigkeit (”carrier speed”) und einem Getriebezustand berechnet werden.The torque converter torque may be calculated from engine torque, carrier speed, and a transmission condition.
Ferner kann das Motordrehmoment aus einem Drosselöffnungsgrad und einer Motordrehzahl berechnet werden.Further, the engine torque may be calculated from a throttle opening degree and an engine speed.
Die Normalenkraft kann aus dem Gesamtfahrzeuggewicht und der Dynamik des Hostfahrzeugs berechnet werden.The normal force can be calculated from the total vehicle weight and the dynamics of the host vehicle.
Die Reifeninformation weist Information über den Brems-Übertragungsfaktor, die Traktionskraft, die Normalenkraft und den Reifenwirkradius auf.The tire information includes information about the brake transmission factor, the traction force, the normal force, and the tire reaction radius.
Der Reifenwirkradius ist definiert als die Distanz zwischen der Straße und der Mitte jedes Rades.The tire reaction radius is defined as the distance between the road and the center of each wheel.
Die Straßeninformation weist eine Radgeschwindigkeit jedes Rades, die aktuelle Fahrgeschwindigkeit des Hostfahrzeugs und das Schlupfverhältnis jedes Rades auf.The road information includes a wheel speed of each wheel, the current traveling speed of the host vehicle, and the slip ratio of each wheel.
Die Radgeschwindigkeit jedes Rades kann mittels eines an jedes Rad montierten Winkelgeschwindigkeitsdetektors erfasst werden.The wheel speed of each wheel can be detected by means of an angular velocity detector mounted on each wheel.
Die aktuelle Fahrgeschwindigkeit des Hostfahrzeugs kann mittels eines an die Abtriebswelle des Getriebes montierten Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektors erfasst werden.The current driving speed of the host vehicle can be detected by means of a vehicle speed detector mounted on the output shaft of the transmission.
Das Schlupfverhältnis kann aus der Winkelgeschwindigkeit jedes Rades, der aktuellen Fahrgeschwindigkeit und dem Reifenwirkradius berechnet werden.The slip ratio can be calculated from the angular velocity of each wheel, the current driving speed and the tire rolling radius.
Ein exemplarisches System gemäß einer Ausführungsform der Erfindung für eine adaptive Geschwindigkeitsregelung eines Fahrzeugs weist auf: eine Reibungskoeffizient-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Reibungskoeffizienten einer Straße, eine Schlupfverhältnis-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Schlupfverhältnisses zwischen der Straße und jedem Reifen, einen Fahrzeugabstandsdetektor zum Erfassen des aktuellen Fahrzeugabstandes zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, einen Schlupfverhältnisgradienten-Detektor zum Erfassen eines Schlupfverhältnisgradienten auf Basis des Reibungskoeffizienten und des Schlupfverhältnisses, wobei der Schlupfverhältnisgradienten-Detektor von der Reibungskoeffizient-Berechnungseinheit ein Signal für den Reibungskoeffizienten und von der Schlupfverhältnis-Berechnungseinheit ein Signal für das Schlupfverhältnis empfängt, eine Maximalreibungskoeffizient-Berechnungseinheit zum Berechnen eines maximalen Reibungskoeffizienten zwischen der Straße und jedem Reifen auf Basis des Schlupfverhältnisgradienten, wobei die Maximalreibungskoeffizient-Berechnungseinheit von dem Schlupfverhältnisgradienten-Detektor ein Signal für den Schlupfverhältnisgradienten empfängt, eine Minimalsicherheitsabstand-Berechnungseinheit zum Berechnen eines der aktuellen Fahrgeschwindigkeit des Hostfahrzeugs entsprechenden, minimalen Sicherheitsabstands auf Basis des maximalen Reibungskoeffizienten, wobei die Minimalsicherheitsabstand-Berechnungseinheit von der Maximalreibungskoeffizient-Berechnungseinheit ein Signal für den Maximalreibungskoeffizienten empfängt, eine Sicherheitsindex-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Referenz-Sicherheitsindexes und eines aktuellen Sicherheitsindexes korrespondierend zum minimalen Sicherheitsabstand bzw. dem aktuellen Fahrzeugabstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug, wobei die Sicherheitsindex-Berechnungseinheit von der Minimalsicherheitsabstand-Berechnungseinheit ein Signal für den minimalen Sicherheitsabstand und von dem Fahrzeugabstandsdetektor ein Signal für den aktuellen Sicherheitsabstand empfängt, einen Prozessor zum Vergleichen des aktuellen Sicherheitsindexes mit dem Referenz-Sicherheitsindex und dabei Erzeugen eines Steuersignals, wobei der Prozessor von der Sicherheitsindex-Berechnungseinheit ein Signal für den Referenz-Sicherheitsindex und ein Signal für den aktuellen Sicherheitsindex empfängt, und ein Stellglied zum Regeln der aktuellen Fahrgeschwindigkeit des Hostfahrzeugs, wobei das Stellglied das Steuersignal von dem Prozessor empfängt.An exemplary system according to an embodiment of the invention for an adaptive cruise control of a vehicle comprises: a friction coefficient calculating unit for calculating a friction coefficient of a road, a slip ratio calculating unit for calculating a slip ratio between the road and each tire, a vehicle distance detector for detecting the current vehicle distance to a preceding vehicle, a slip ratio gradient detector for detecting a slip ratio gradient based on the friction coefficient and the slip ratio, wherein the slip ratio gradient detector receives a friction coefficient signal from the friction coefficient calculation unit and a slip ratio signal from the slip ratio calculation unit Maximum friction coefficient calculating unit for calculating a maximum friction coefficient between the road and the road d each tire based on the slip ratio gradient, wherein the maximum friction coefficient calculating unit receives a slip ratio gradient signal from the slip ratio gradient detector, a minimum safety distance calculating unit for calculating a minimum safety distance based on the maximum friction coefficient corresponding to the current driving speed of the host vehicle, wherein the minimum safety margin Calculation unit from the maximum friction coefficient calculation unit receives a signal for the maximum friction coefficient, a safety index calculation unit for calculating a reference safety index and a current safety index corresponding to the minimum safety distance and the current vehicle distance to the preceding vehicle, respectively, the safety index calculation unit from the minimum safety distance Calculation unit a signal for the minimum safety distance u nd from the vehicle distance detector receives a signal for the current safety distance, a processor for comparing the current safety index with the reference safety index and thereby generating a control signal, wherein the processor from the safety index calculation unit, a signal for the reference safety index and a signal for the current safety index receives, and an actuator for controlling the current driving speed of the host vehicle, wherein the actuator receives the control signal from the processor.
Die Reibungskoeffizient-Berechnungseinheit des oben genannten Systems weist dabei auf: eine Traktionskraft-Berechnungseinheit zum Berechnen einer auf jeden Reifen aufgebrachten Traktionskraft und eine Normalenkraft-Berechnungseinheit zum Berechnen einer auf jeden Reifen aufgebrachten Normalenkraft.The friction coefficient calculating unit of the above-mentioned system comprises: a traction force calculating unit for calculating a traction force applied to each tire and a normal force calculating unit for calculating a normal force applied to each tire.
Ferner weist die Schlupfverhältnis-Berechnungseinheit des Systems auf: einen Reifenwirkradius-Detektor zum Erfassen der Distanz zwischen der Straße und der Mitte jedes Reifens, einen Winkelgeschwindigkeitsdetektor, der an jedes Rad montiert ist, zum Erfassen von dessen Winkelgeschwindigkeit, und einen Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor zum Erfassen der aktuellen Fahrgeschwindigkeit des Hostfahrzeugs.Further, the slip ratio calculating unit of the system comprises: a tire-working radius detector for detecting the distance between the road and the center of each tire, an angular velocity detector mounted on each wheel for detecting its angular velocity, and a vehicle speed detector for detecting the current one Driving speed of the host vehicle.
Außerdem weist die Traktionskraft-Berechnungseinheit des Systems auf: eine Brems-Übertragungsfaktor-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Brems-Übertragungsfaktors auf Basis eines Bremsdruckes und der Winkelgeschwindigkeit jedes Rades, und eine Übertragungsdrehmoment-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Übertragungsdrehmomentes auf Basis eines Drehmomentwandler-Drehmomentes und der Winkelgeschwindigkeit jedes Rades. In addition, the traction force calculation unit of the system comprises: a brake-gain calculating unit for calculating a brake-transmission factor based on a brake pressure and the angular velocity of each wheel, and a transmission-torque computing unit for calculating a transmission torque based on a torque converter torque and the angular velocity every wheel.
Der Winkelgeschwindigkeitsdetektor kann einen an jedes Rad montierten Winkelgeschwindigkeitssensor aufweisen.The angular velocity detector may include an angular velocity sensor mounted to each wheel.
Der Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor kann einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor aufweisen, der an die Abtriebswelle des Getriebes montiert ist.The vehicle speed detector may include a vehicle speed sensor mounted on the output shaft of the transmission.
<Beschreibung der Bezugszeichen, die in den Figuren Hauptelemente bezeichnen.><Description of Reference Numerals Designating Main Elements in the Figures>
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Reibungskoeffizient-BerechnungseinheitFriction coefficient calculating unit
- 1111
- Brems-Übertragungsfaktor-BerechnungseinheitBrake transmission factor calculating unit
- 1212
- Traktionskraft-BerechnungseinheitTraction force calculation unit
- 1313
- Normalenkraft-BerechnungseinheitNormal force calculation unit
- 1414
- Reifenwirkradius-DetektorTire effective radius detector
- 1515
- Schlupfverhältnis-BerechnungseinheitSlip ratio calculating unit
- 1616
- FahrzeugabstanddetektorVehicle distance detector
- 1717
- WinkelgeschwindigkeitsdetektorAngular velocity detector
- 1818
- FahrzeuggeschwindigkeitsdetektorVehicle speed detector
- 1919
- Schlupfverhältnisgradienten-DetektorSchlupfverhältnisgradienten detector
- 2020
- Maximalreibungskoeffizient-BerechnungseinheitMaximum friction coefficient calculation unit
- 2121
- Minimalsicherheitsabstand-BerechnungseinheitMinimum safety distance calculation unit
- 2222
- Sicherheitsindex-BerechnungseinheitSafety index calculation unit
- 2323
- Prozessorprocessor
- 2424
- Stellgliedactuator
- 2525
- Übertragungsdrehmoment-BerechnungseinheitTransmission torque calculation unit
- 2626
- DrehmomentwandlertabelleTorque converter table
- 2727
- MotorkennfeldEngine map
Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren exemplarische Ausführungsformen der Erfindung detailliert beschrieben.Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
Wie in
Die Reibungskoeffizient-Berechnungseinheit
Wie in
Die Brems-Übertragungsfaktor-Berechnungseinheit
Die Übertragungsdrehmoment-Berechnungseinheit
Wie in
Ferner berechnet die Übertragungsdrehmoment-Berechnungseinheit
Die Normalenkraft-Berechnungseinheit
Die Schlupfverhältnis-Berechnungseinheit
Der Reifenwirkradius-Detektor
Der Winkelgeschwindigkeitsdetektor
Der Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor
Der Fahrzeugabstandsdetektor
Der Schlupfverhältnisgradienten-Detektor
Die Maximalreibungskoeffizient-Berechnungseinheit
Die Maximalreibungskoeffizient-Berechnungseinheit
Im Allgemeinen ist der maximale Reibungskoeffizient einer trockenen Straße 1,0 und daher ist deren maximale Verzögerung unter dieser Bedingung durch die Gleichung 1 so bestimmt, dass sie 9,8 m/s2 ist.In general, the maximum friction coefficient of a dry road is 1.0, and therefore its maximum deceleration under this condition is determined by
(Gleichung 1)(Equation 1)
-
Maximale Verzögerung = Reibungskoeffizient × ErdbeschleunigungMaximum deceleration = coefficient of friction × acceleration due to gravity
Die Minimalsicherheitsabstand-Berechnungseinheit
Die Sicherheitsindex-Berechnungseinheit
Der Sicherheitsindex kann in unterschiedlicher Form ausgedrückt werden, wie beispielsweise als Abstand und als Zeit, jedoch wird üblicherweise eine Zeitspanne als der Sicherheitsindex verwendet. Die Zeitspanne ist definiert als die Zeit, die das Hostfahrzeug benötigen würde, um bei seiner aktuellen Fahrgeschwindigkeit den minimalen Sicherheitsabstand zurückzulegen.The security index can be expressed in a variety of forms, such as distance and time, but typically a period of time is used as the security index. The time span is defined as the time the host vehicle would need to travel the minimum safety distance at its current vehicle speed.
Der Prozessor
Das Stellglied
Ein exemplarisches Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung für eine adaptive Geschwindigkeitsregelung eines Fahrzeugs wird wie folgt erläutert.An exemplary method according to an embodiment of the invention for an adaptive cruise control of a vehicle is explained as follows.
Wie in
Danach berechnet im Schritt S120 eine Maximalreibungskoeffizient-Berechnungseinheit
Bezugnehmend auf
Die Winkelgeschwindigkeit jedes Rades wird mittels eines daran montierten Winkelgeschwindigkeitsdetektors
Anschließend wird im Schritt S210 aus dem Brems-Übertragungsfaktor KB und einem Übertragungsdrehmoment TS eine Traktionskraft berechnet, die auf jedes Rad horizontal aufgebracht wird. Im Schritt S215 wird gemäß einem Gesamtfahrzeuggewicht und der Dynamik des Hostfahrzeugs eine Normalenkraft berechnet, die auf jedes Rad vertikal aufgebracht wird. Dann wird im Schritt S220 aus dem Verhältnis der Traktionskraft und der Normalenkraft der Reibungskoeffizient der Straße berechnet.Subsequently, in step S210, a traction force which is applied horizontally to each wheel is calculated from the brake transmission factor K B and a transmission torque T S. In step S215, a normal force that is applied vertically to each wheel is calculated according to a total vehicle weight and the dynamics of the host vehicle. Then, in step S220, the friction coefficient of the road is calculated from the ratio of the traction force and the normal force.
Danach wird im Schritt S225 Reifeninformation und Straßeninformation erfasst.Thereafter, tire information and road information are detected in step S225.
Die Reifeninformation weist den Brems-Übertragungsfaktor KB, die Traktionskraft jedes Rades, die Normalenkraft jedes Rades und den Reifenwirkradius auf. Der Reifenwirkradius ist definiert als eine Distanz zwischen der Mitte jedes Rades und der Straße. Der Brems-Übertragungsfaktor KB wird aus der Winkelgeschwindigkeit jedes Rades und dem Bremsdruck berechnet. Die Traktionskraft, die auf jedes Rad horizontal aufgebracht wird, wird aus einem Übertragungsdrehmoment TS berechnet, und die Normalenkraft, die auf jedes Rad vertikal einwirkt, wird aus dem Gesamtfahrzeuggewicht und der Dynamik des Hostfahrzeugs berechnet.The tire information includes the brake transmission factor K B , the traction force of each wheel, the normal force of each wheel, and the tire reaction radius. The tire reaction radius is defined as a distance between the center of each wheel and the road. The brake transmission factor K B is calculated from the angular velocity of each wheel and the brake pressure. The traction force applied horizontally to each wheel is calculated from a transmission torque T S , and the normal force applied to each wheel vertically is calculated from the total vehicle weight and the dynamics of the host vehicle.
Ferner weist die Straßeninformation die Radgeschwindigkeit jedes Rades, die aktuelle Fahrgeschwindigkeit des Hostfahrzeugs und das Schlupfverhältnis jedes Rades auf. Die Radgeschwindigkeit wird mittels eines an jedes Rad montierten Winkelgeschwindigkeitsdetektors
Nachdem die Straßeninformation und die Reifeninformation erfasst sind, wird im Schritt S230 ein Schlupfverhältnisgradient aus dem Reibungskoeffizienten und dem Schlupfverhältnis ermittelt. Dann wird im Schritt S235 aus dem Schlupfverhältnisgradienten der maximale Reibungskoeffizient berechnet.After the road information and the tire information are detected, a slip ratio gradient of the friction coefficient and the slip ratio is determined in step S230. Then, in step S235, the maximum friction coefficient is calculated from the slip ratio gradient.
Nachdem der maximale Reibungskoeffizient zwischen der Straße und jedem Reifen berechnet wurde, wird im Schritt S125 aus dem maximalen Reibungskoeffizienten und der aktuellen Fahrgeschwindigkeit des Hostfahrzeugs die maximale Verzögerung berechnet. Anschließend wird im Schritt S130 der minimale Sicherheitsabstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug korrespondierend zu der maximalen Verzögerung berechnet.After calculating the maximum friction coefficient between the road and each tire, the maximum deceleration is calculated in step S125 from the maximum friction coefficient and the current running speed of the host vehicle. Subsequently, in step S130, the minimum safety distance to the preceding vehicle is calculated corresponding to the maximum deceleration.
Danach wird im Schritt S135 korrespondierend zu dem minimalen Sicherheitsabstand der Referenz-Sicherheitsindex modifiziert, welcher unter der Annahme festgelegt wurde, dass der Reibungskoeffizient zwischen der Straße und jedem Reifen 1,0 ist.Thereafter, in step S135, corresponding to the minimum safety distance, the reference safety index which has been set on the assumption that the friction coefficient between the road and each tire is 1.0 is modified.
D. h. im Schritt S115 wurde der Referenz-Sicherheitsindex unter der Annahme festgelegt, dass der Reibungskoeffizient zwischen der Straße und jedem Reifen 1,0 ist, jedoch kann, wenn der maximale Reibungskoeffizient, der unter den realen Bedingungen der Straße und jedes Reifens berechnet wurde, geringer als 1,0 ist, der Referenz-Sicherheitsindex, der bei Schritt S115 festgelegt wurde, nicht effektiv sein zum Gewährleisten des minimalen Sicherheitsabstandes.Ie. In step S115, the reference safety index was set on the assumption that the friction coefficient between the road and each tire is 1.0, however, when the maximum friction coefficient calculated under the real conditions of the road and each tire can be less than 1.0, the reference safety index set at step S115 may not be effective for ensuring the minimum safety margin.
Daher sollte der Referenz-Sicherheitsindex gemäß dem berechneten, minimalen Sicherheitsabstand modifiziert werden.Therefore, the reference safety index should be modified according to the calculated minimum safe distance.
Nachdem der Referenz-Sicherheitsindex wie im Obigen beschrieben modifiziert wurde, wird im Schritt S145 das Vorhandensein eines vorausfahrenden Fahrzeugs geprüft.After the reference safety index has been modified as described above, the presence of a preceding vehicle is checked in step S145.
Wenn das vorausfahrende Fahrzeug nicht vorhanden ist, tritt das ACC-System im Schritt S150 in einen Geschwindigkeitsregelungsmodus ein, und es erhält im Schritt S155 mittels Durchführens einer Drosselstellgliedsteuerung die vorbestimmte Geschwindigkeit aufrecht.If the preceding vehicle is not present, the ACC system enters a speed control mode in step S150, and maintains the predetermined speed in step S155 by performing throttle actuator control.
Wenn jedoch ein vorausfahrendes Fahrzeug vorhanden ist, wird im Schritt S160 mittels des Fahrzeugabstandsdetektors
Wenn der aktuelle Sicherheitsindex größer als der Referenz-Sicherheitsindex ist, tritt bei Schritt S150 das ACC-System in einen Geschwindigkeitsregelungsmodus ein und es erhält bei Schritt S155 mittels Durchführens einer Drosselstellgliedsteuerung die vorbestimmte Fahrgeschwindigkeit aufrecht.If the current safety index is greater than the reference safety index, the ACC system enters a cruise control mode at step S150 and maintains the predetermined vehicle speed at step S155 by performing throttle actuator control.
Wenn jedoch der aktuelle Sicherheitsindex kleiner als der Referenz-Sicherheitsindex ist, d. h. es besteht die Möglichkeit eines Kollidierens mit dem vorausfahrenden Fahrzeug, gibt das ACC-System im Schritt S170 in einer vorbestimmten Weise eine Kollisionswarnung an den Fahrer und führt eine Fahrzeugabstandsregelung durch.However, if the current security index is less than the reference security index, i. H. if there is a possibility of colliding with the preceding vehicle, the ACC system gives a collision warning to the driver in a predetermined manner in step S170 and performs a vehicle distance control.
Die Fahrzeugabstandsregelung wird im Schritt S175 mittels einer Bremssteuerung oder einer Motordrehmoment-Verzögerungssteuerung durchgeführt, wobei der relative Abstand zwischen dem Hostfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug so geregelt wird, dass er größer als der minimale Sicherheitsabstand ist, indem die aktuelle Fahrgeschwindigkeit des Hostfahrzeugs verlangsamt wird.The vehicle distance control is performed in step S175 by means of a brake control or engine torque deceleration control, wherein the relative distance between the host vehicle and the preceding vehicle is controlled to be greater than the minimum safety distance by slowing down the current traveling speed of the host vehicle.
Nachstehend wird beispielsweise der Fall detailliert beschrieben, dass die Zeitspanne als der Sicherheitsindex verwendet wird.For example, the case where the time period is used as the security index will be described in detail below.
Der minimale Sicherheitsabstand auf einer trockenen Straße, auf der der maximale Reibungskoeffizient 1,0 ist, ist etwa 38 m, wenn das Hostfahrzeug mit einer Geschwindigkeit von 100 km/h fährt. Im Gegensatz dazu ist der minimale Sicherheitsabstand auf einer nassen Straße, auf der der maximale Reibungskoeffizient 0,7 ist, unter der gleichen Bedingung etwa 56 m.The minimum safe distance on a dry road where the maximum friction coefficient is 1.0 is about 38 m when the host vehicle is traveling at a speed of 100 km / h. In contrast, the minimum safety margin on a wet road where the maximum friction coefficient is 0.7 under the same condition is about 56 m.
Daher kann, selbst wenn der Fahrer die Referenz-Zeitspanne so einstellt, dass sie 1,5 Sekunden ist, um den Abstand zwischen den Fahrzeugen so aufrechtzuerhalten, dass er größer als 41 m (1,5 sek. × Fahrzeuggeschwindigkeit (100 km/h) = 41 m) ist, die Referenz-Zeitspanne auf 2,02 Sekunden modifiziert werden, um eine Kollision zwischen den Fahrzeugen zu verhindern, da der aktuelle, minimale Sicherheitsabstand unter den obigen Bedingungen 56 m (2,02 sek. × 100 km/h = 56 m) ist.Therefore, even if the driver sets the reference period to be 1.5 seconds to maintain the distance between the vehicles to be greater than 41 m (1.5 sec × vehicle speed (100 km / h ) = 41 m), the reference time period can be modified to 2.02 seconds in order to avoid a collision between the vehicles, since the current minimum safety distance under the above conditions is 56 m (2.02 sec × 100 km / h = 56 m).
Andererseits ist, wenn der relative Abstand zwischen dem Hostfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug 45 m ist, wenn das Hostfahrzeug mit einer Geschwindigkeit von 100 km/h fährt, die aktuelle Zeitspanne 1,62 Sekunden (1.62 sek. × 100 km/h = 45 m). Daher regelt das ACC-System den Fahrzeugabstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug, bis die aktuelle Zeitspanne die gleiche wie die Referenz-Zeitspanne, 2,02 Sekunden, ist.On the other hand, when the relative distance between the host vehicle and the preceding vehicle is 45 m, when the host vehicle is traveling at a speed of 100 km / h, the current time is 1.62 seconds (1.62 sec × 100 km / h = 45 m ). Therefore, the ACC system controls the vehicle distance to the preceding vehicle until the current time period is the same as the reference time, 2.02 seconds.
Während diese Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben wurde, was derzeit als praktikable, exemplarische Ausführungsformen betrachtet wird, ist es zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegensatz dazu bestimmt ist, unterschiedliche Modifikationen und äquivalente Anordnungen abzudecken.While this invention has been described in conjunction with what is presently considered to be practicable exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but rather is intended to cover various modifications and equivalent arrangements.
Wie im Obigen beschrieben, berechnet das erfindungsgemäße ACC-System in Echtzeit den maximalen Reibungskoeffizienten zwischen der Straße und jedem Reifen gemäß dem Zustand der Straße und des Reifens, und berechnet den aktuellen, minimalen Sicherheitsabstand gemäß dem geschätzten, maximalen Reibungskoeffizienten und der aktuellen Fahrgeschwindigkeit des Hostfahrzeugs. Danach wird der Referenz-Sicherheitsindex in Abhängigkeit von dem aktuellen, minimalen Sicherheitsabstand modifiziert.As described above, the ACC system of the present invention calculates in real time the maximum friction coefficient between the road and each tire according to the condition of the road and the tire, and calculates the actual minimum safety distance according to the estimated maximum friction coefficient and the current traveling speed of the host vehicle , Then the reference safety index is modified depending on the current minimum safety distance.
Ferner gibt das erfindungsgemäße ACC-System eine Kollisionswarnung an den Fahrer und verlangsamt automatisch die aktuelle Fahrgeschwindigkeit, wenn der aktuelle Sicherheitsindex gemäß dem relativen Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug kleiner als der modifizierte Referenz-Sicherheitsindex ist. Daher kann erfindungsgemäß die Insassensicherheit vergrößert werden.Furthermore, the ACC system according to the invention gives a collision warning to the driver and automatically slows the current driving speed if the current safety index is smaller than the modified reference safety index according to the relative distance to the preceding vehicle. Therefore, according to the invention, the occupant safety can be increased.
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